用增材制造制造的拓优化格子结构的机械行为
Weidong Song1, Litao Zhao1, Junwei Liu2
1State Key Laboratory of Explosion Science and Safety Protection, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China.
Materials (Basel, Switzerland)
|August 14, 2025
概括
这项研究使用双向进化结构优化 (BESO) 方法优化了晶格元材料的优异机械性能. 新的设计在强度和能量吸收方面优于传统结构.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 计算力学 计算力学 计算力学
背景情况:
- 基于格子的超材料具有优良的机械性能,但设计它们复杂的拓是具有挑战性的.
- 实现所需的材料特性,如高刚性和弹性同位素,需要先进的设计方法.
研究的目的:
- 设计具有最大散量模量和弹性同otropy 的高性能格子结构.
- 与传统设计相比,研究拓优化格子的机械行为.
主要方法:
- 利用双向进化结构优化 (BESO) 方法进行拓优化.
- 通过在优化过程中控制过器半径来生成各种格子配置.
- 使用立体光刻印刷外观 (SLA) 打印技术制造优化格子.
主要成果:
- 拓优化格子表现出优越的模量,收益率强度和特定能量吸收,与八度结构 (OT) 和体中心立方 (BCC) 格子相比.
- 优化的结构显示,对于产量应激和产量后应激,对负载方向的依赖性减少.
- 实验和数值模拟验证了增强的机械性能.
结论:
- 在设计新型高性能晶格元材料方面,BESO方法是有效的.
- 拓优化可以创建具有量身定制的机械性能和改进的同otropy 的格子结构.
- 这种方法为具有增强刚性和能量吸收能力的先进材料提供了途径.
